ЛЕСОВЕДЕНИЕ. 2018. № 2. С. 97-106.


МИКРОМОЗАИКА РАСТИТЕЛЬНОСТИ И ВАРИАБЕЛЬНОСТЬ ХИМИЧЕСКОГО СОСТАВА L‑ПОДГОРИЗОНТОВ СЕВЕРОТАЕЖНЫХ ЕЛЬНИКОВ КУСТАРНИЧКОВО-ЗЕЛЕНОМОШНЫХ
Н. А. Артемкина1, М. А. Орлова2, Н. В. Лукина2
1Институт проблем промышленной экологии Севера КНЦ РАН
Россия, 184200 Апатиты, Мурманская обл., ул. Академгородок 14а
E-mail: artemkina@inep.ksc.ru
2Центр по проблемам экологии и продуктивности лесов РАН
Россия, 117997 Москва, ул. Профсоюзная, д. 84/32


Поступила в редакцию 19 апреля 2017 г.
Статья направлена на изучение взаимосвязей между микромозаикой растительного покрова и составом L-подгоризонтов подстилки в северотаежных ельниках зеленомошно-кустарничковых, формирующихся в автоморфных условиях, на примере лесов Кольского полуострова. Взаимосвязи исследовали на основе общего содержания вторичных метаболитов (фенольные соединения, включая лигнин, танины), углерода, азота и других элементов минерального питания в L-подгоризонтах подстилки и стареющих фотосинтезирующих органах доминирующих растений, формирующих активную фракцию опада, с учетом их вклада в фитомассу элементов мозаики. С учетом микромозаики лесного покрова выявляются тренды возрастания содержания элементов минерального питания, фенолов и конденсированных таннинов в подстилках с увеличением их содержания в стареющих органах растений. Содержание лигнина и отношение C:N в верхних горизонтах подстилки в меньшей степени зависит от его концентрации в стареющих органах растений и может определяться условиями дальнейшего разложения растительных остатков (микробиологическая активность, различия в водном и световом режимах и др.).
Ключевые слова: северотаежные еловые леса, взаимосвязь ''растения – подстилка'', фенольные соединения, лигнин, танины, элементы питания.
Работа выполнена в рамках государственного задания ИППЭС Кольского НЦ РАН (0233-2014-0001), за счет Российского научного фонда (16-17-10284) и Программы фундаментальных исследований Президиума РАН № 1.29 П ''Биоразнообразие природных систем'' (подпрограмма ''Лесные экосистемы России: состояние и функции'', 2015–2017 гг.).
DOI:10.7868/S002411481802002X


СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ



  • Артемкина Н.А. Особенности накопления фенольных соединений в Empetrum hermaphroditum HAGER. в различных экологических условиях. В книге: Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья. Материалы V Всероссийской конференции с международным участием. под редакцией Н.Г. Базарновой, В.И. Маркина. 2012. С. 499–501.

  • Артемкина Н.А. Изменение химического состава различных видов растений в зависимости от их возраста. В сборнике: Новые достижения в химии и химической технологии растительного сырья. Материалы VI Всероссийской конференции с международным участием. под редакцией Н.Г. Базарновой, В.И. Маркина. 2014. С. 259–261.

  • Воробьева Л.А., Ладонин Д.В., Лопухина О.В., Рудакова Т.А. Химический анализ почв. Вопросы и ответы. М, 2011. 186 с.

  • Горбачева Т.Т., Лукина Н.В., Артемкина Н.А. Динамика содержания полифенолов при разложении опада и подстилки в ельниках зеленомошных Кольского полуострова // Лесоведение. 2006. № 3. С. 15-23.

  • Ковалев И.В., Ковалева Н.О. Пул лигниновых фенолов в почвах лесных экосистем // Лесоведение. 2016. № 2. С. 148–160.

  • Ковалева Н.О., Ковалев И.В. Лигниновые фенолы в почвах как биомаркеры палеорастительности // Почвоведение. 2015. № 9. С. 1073–1086.

  • Лузиков А.В., Трофимов С.Я., Загоскина Н.В. Взаимосвязь между запасами ионов аммония в почвах и содержанием фенольных соединений в хвое ели (на примере ненарушенных ландшафтов Центрально-Лесного заповедника) // Вестник Московского университета. Серия 17: Почвоведение. 2005. № 3. С. 42–47.

  • Лукина Н.В., Никонов В.В. Биогеохимические циклы в лесах Севера в условиях аэротехногенного загрязнения. Апатиты: Изд-во Кольского НЦ РАН, 1996. В 2-х частях. Ч. 1. 316 с.

  • Лукина Н.В., Никонов В.В. Питательный режим лесов северной тайги: природные и техногенные аспекты. Апатиты: Изд-во Кольского НЦ РАН, 1998. 316 с.

  • Манаков К.Н., Никонов В.В. Биологический круговорот минеральных элементов и почвообразование в ельниках Крайнего Севера. Л.: Наука, 1981. 196 с.

  • Орлова М.А. Элементарная единица лесного биогеоценотического покрова для оценки экосистемных функций лесов // Труды Карельского научного центра. Серия "Экологические исследования". 2013. № 6. С. 126–132.

  • Орлова М.А., Лукина Н.В., Смирнов В.Э., Артемкина Н.А. Влияние ели на формирование кислотности и плодородия почв в северотаежных ельниках кустарничково-зеленомошных // Почвоведение. 2016. № 11. С. 1355–1367.

  • Орлова М.А., Лукина Н.В., Камаев И.О., Смирнов В.Э., Кравченко Т.В. Мозаичность лесных биогеоценозов и продуктивность почв // Лесоведение. 2011. № 6. С. 39–48.

  • Фомичева О.А., Полянская Л.М., Никонов В.В., Лукина Н.В., Орлова М.А., Исаева Л.Г. Численность и биомасса почвенных микроорганизмов в старовозрастных коренных еловых лесах северной тайги // Почвоведение. 2006. № 12. С. 1469–1478.

  • Aerts R. Climate, leaf litter chemistry and leaf litter decomposition in terrestrial ecosystems: a triangular relationship // Oikos. 1997. V. 79. P. 439–449.

  • Berg B. Litter decomposition and organic matter turnover in northern forest soils // Forest Ecology & Management. 2000. V. 133. P. 13–22.

  • Cheynier V., Comte G., Davies K.M., Lattanzio V., Martens S. Plant phenolics: Recent advances on their biosynthesis, genetics, and ecophysiology // Plant Physiology & Biochemistry. 2013. V. 72. P 1–20.

  • Dixon R.A., Paiva N.L. Stress-lnduced Phenylpropanoid Metabolism // The Plant Cell. 1995. V. 7. P. 1085–1097.

  • Fortunel C., Garnier E., Joffre R., Kazakou E., Quested H., Grigulis K., Lavorel S., Ansquer P., Castro H., Cruz P., Doleżal J., Eriksson O., Freitas H., Golodets C., Jouany C., Kigel J., Kleyer M., Lehsten V., Lepš J., Meier T., Pakeman R., Papadimitriou M., Papanastasis V.P., Quétier F., Robson M., Sternberg M., Theau J.-P., Thébault A., Zarovali M. Leaf traits capture the effects of land use changes and climate on litter decomposability of grasslands across Europe // Ecology. 2009. V. 90. N 3. P. 598–611.

  • Freschet G.T., Cornwell W.K., Wardle D.A., Elumeeva T.G., Liu W., Jackson B.G., Onipchenko V.G., Soudzilovskaia N.A., Tao J., Cornelissen J.H.C. Linking litter decomposition of above- and below-ground organs to plant–soil feedbacks worldwide // Journal of Ecology. 2013. V. 101. P. 943–952.

  • Garnier E., Lavorel S., Ansquer P., Castro H., Cruz P., Doleżal J., Eriksson O., Fortunel C., Freitas H., Golodets C., Grigulis K., Jouany C., Kazakou E., Kigel J., Kleyer M., Lehsten V., Lepš J., Meier T., Pakeman R., Papadimitriou M., Papanastasis V.P., Quested H., Quétier F., Robson M., Roumet C., Rusch G., Skarpe C., Sternberg M., Theu J.-P., Thébault A., Vile D., Zarovali M.P. Assessing the effects of land-use change on plant traits, communities and ecosystem functioning in grasslands: A standardized methodology and lessons from an application to 11 European sites // Annals of Botany. 2007. V. 99. P. 967–985.

  • Hättenschwiler S., Tiunov A.V., Scheu S. Biodiversity and litter decomposition in terrestrial ecosystems // Annual Review of Ecology Evolution & Systematics. 2005. V. 36. P. 191–218.

  • Kanerva S., Kitunen V., Loponen J., Smolander A. Phenolic compounds and terpenes in soil organic horizon layers under silver birch, Norway spruce and Scots pine // Biology & Fertility of Soils. 2008. V. 44. P. 547–556.

  • Lang S.I., Cornelissen J.H.C., Klahn T., van Logtestijn R.S.P., Broekman R., Schweikert W., Aerts R. An experimental comparison of chemical traits and litter decomposition rates in a diverse range of subarctic bryophyte, lichen and vascular plant species // Journal of Ecology. 2009. V. 97. N 5. Р. 886–900.

  • Makkonen M., Berg M.P., Handa I.T., Hättenschwiler S., van Ruijven J., van Bodegom P.M., Aerts R. Highly consistent effects of plant litter identity and functional traits on decomposition across a latitudinal gradient // Ecology Letters. 2012. V. 15. P. 1033–1041.

  • Ossipova S., Ossipov V., Haukioja E., Loponen J., Pihlaja K. Proanthocyanidins of mountain birch leaves: quantification and properties // Phytochemical Analysis. 2001. V. 12. N 2. P. 128–133.

  • Osono T., Takeda H. Accumulation and release of nitrogen and phosphorus in relation to lignin decomposition in leaf litter of 14 tree species // Ecological Research. 2004. V. 19. N 6. P. 593–602.

  • Rowland A.P., Roberts J.D. Lignin and cellulose fractionation in decomposition studies using acid-detergent fibre methods // Communications in Soil Science & Plant Analysis. 1994. V. 25. N 3-4. P. 269–277.

  • Sundqvist M.K., Wardle D.A., Olofsson E., Giesler R., Gundale M.J. Chemical properties of plant litter in response to elevation: subarctic vegetation chalenges phenolic alocation theories // Functional Ecology. 2012. V. 26. N 3. P. 1090–1099.

  • Zhang D.Q., Hui D., Luo Y., Zhou G. Rates of litter decomposition in terrestrial ecosystems: global patterns and controlling factors // Journal of Plant Ecology. 2008. V. 1. N 2. P. 85–93.